Наблюдение за приземной погодой
Наблюдения за приземной погодой являются фундаментальными данными, используемыми в целях безопасности, а также в климатологических целях для прогнозирования погоды и выпуска предупреждений по всему миру. [1] Их можно снимать вручную, метеорологом, с помощью компьютера с использованием автоматических метеостанций или в гибридной схеме с использованием метеорологов для дополнения автоматизированной метеостанции. ИКАО ( ISA определяет Международную стандартную атмосферу ), которая представляет собой модель стандартного изменения давления , температуры , плотности и вязкости в зависимости от высоты в атмосфере Земли и используется для снижения давления на станции до давления на уровне моря. Наблюдения в аэропортах могут передаваться по всему миру с помощью кода наблюдений METAR . Персональные метеостанции, США проводящие автоматизированные наблюдения, могут передавать свои данные в мезонет через программу гражданских метеорологических наблюдателей Великобритании (CWOP), Метеорологическое бюро через свой веб-сайт наблюдений за погодой (WOW), [2] или на международном уровне через интернет-сайт Weather Underground . [3] на станции традиционно используются средние данные погодных наблюдений за тридцать лет Для определения климата . [4] В США сеть совместных наблюдателей ежедневно записывает сводные данные о погоде, а иногда и информацию об уровне воды.
История
[ редактировать ]Преподобному Джону Кампаниусу Холму приписывают первые систематические наблюдения за погодой в колониальной Америке. Он был капелланом в колонии Шведс-Форт недалеко от устья реки Делавэр. Холм записывал ежедневные наблюдения без инструментов в течение 1644 и 1645 годов. В то время как в 17 веке были задокументированы многочисленные другие отчеты о погодных явлениях на Восточном побережье. Президент Джордж Вашингтон вел подробный дневник погоды в конце 1700-х годов в Маунт-Вернон, штат Вирджиния. Число обычных наблюдателей за погодой значительно увеличилось в 1800-х годах. В 1807 году доктор Б.С. Бартон из Пенсильванского университета обратился к членам Союза Линнеевского общества Филадельфии с просьбой поддерживать места наблюдения за погодой с помощью инструментов для установления климатологической истории. города, где была доступна услуга отправки форм наблюдения по почте. К 1926 году на всей территории США, Вест-Индии и Карибского бассейна располагалось более 5000 наблюдательных пунктов. В 1939 году стало активно развиваться Бюро аэронавтики ВМС США. автоматизированные метеостанции. [5]
Аэропорты
[ редактировать ]
Наблюдения за приземной погодой традиционно проводились в аэропортах из соображений безопасности во время взлетов и посадок. ИКАО определяет Международную стандартную атмосферу (также известную как Стандартная атмосфера ИКАО ), которая представляет собой модель стандартного изменения давления , температуры , плотности и вязкости в зависимости от высоты над уровнем моря в атмосфере Земли . Это полезно при калибровке приборов и проектировании самолетов. [6] и используется для снижения давления на станции до давления на уровне моря (SLP), где его затем можно использовать на картах погоды . [7]
В Соединенных Штатах ФАУ требует проведения метеорологических наблюдений в крупных аэропортах по соображениям безопасности. Чтобы облегчить покупку автоматизированной метеостанции в аэропорту , такой как ASOS, ФАУ разрешает использовать федеральные доллары для установки сертифицированных метеостанций в аэропортах. [8] Данные наблюдений аэропорта затем передаются по всему миру с использованием кода наблюдений METAR . Сводки METAR обычно поступают из аэропортов или постоянных станций наблюдения за погодой. Отчеты формируются раз в час; однако, если условия существенно изменятся, они могут быть обновлены в специальных отчетах, называемых SPECI. [9] [10] [11] [12]
Данные предоставлены
[ редактировать ]Наблюдения за приземной погодой могут включать в себя следующие элементы:
- Идентификатор станции или идентификатор местоположения состоит из четырех символов для наблюдений METAR: [13] первый из которых представляет регион мира, в котором находится станция. Например, первая буква для территорий в Тихом океане и вокруг него — P, а для Европы — E. Второй символ может обозначать страну/штат, в пределах которого находится местоположение. Для Гавайев первые две буквы — «PH», а для Великобритании первые две буквы идентификатора станции — «EG». Канада и прилегающие к ней Соединенные Штаты являются исключением: первые буквы C и K обозначают регионы соответственно. Последние две или три буквы обычно обозначают название места или аэропорта.
- Видимость измеряется в метрах для большинства объектов по всему миру, за исключением США, где указываются статутные мили. [14]
- Видимость на взлетно-посадочной полосе измеряется в метрах во многих местах по всему миру или в футах в Соединенных Штатах. [14]
- Температура является мерой кинетической энергии образца вещества. Температура — это уникальное физическое свойство, определяющее направление теплового потока между двумя объектами, находящимися в тепловом контакте. Если теплового потока не происходит, два объекта имеют одинаковую температуру; [15] в противном случае тепло перетекает от более горячего объекта к более холодному. температуру В метеорологии измеряют термометрами, находящимися на воздухе, но защищенными от прямого солнечного воздействия. [16] В большинстве стран мира градусов Цельсия для измерения температуры используется шкала . Однако Соединенные Штаты являются последней крупной страной, в которой температурная шкала в градусах Фаренгейта используется большинством непрофессионалов, промышленности, популярной метеорологии и правительства. [14] Несмотря на это, в отчетах METAR из США также сообщается температура (и точка росы, см. ниже) в градусах Цельсия.
- Точка росы до которой необходимо охладить данный объем воздуха при постоянном атмосферном давлении , чтобы водяной пар конденсировался — это температура , в воду. Конденсированная вода называется росой . Точка росы – это точка насыщения . Когда температура точки росы падает ниже точки замерзания, это называется точкой замерзания , поскольку водяной пар больше не создает росу, а вместо этого создает иней или иней путем отложения . [17] Точка росы связана с относительной влажностью . Высокая относительная влажность указывает на то, что точка росы ближе к текущей температуре воздуха. Если относительная влажность равна 100 %, точка росы равна текущей температуре. При постоянной точке росы повышение температуры приведет к снижению относительной влажности. При данном барометрическом давлении, независимо от температуры, точка росы определяет удельную влажность воздуха. Точка росы является важной статистикой для пилотов авиации общего назначения , поскольку она используется для расчета вероятности обледенения карбюратора и образования тумана . При использовании формулы с температурой воздуха можно использовать формулу для оценки высоты кучевых или конвективных облаков. [18]
- Ветер определяется с помощью анемометров и флюгеров , или аэрованов , расположенных на стандартной высоте 10 метров (33 фута) над уровнем земли (AGL). Средняя скорость ветра измеряется с использованием среднего значения за две минуты в США. [19] и 10-минутное среднее значение в других местах. [20] Направление ветра измеряется в градусах, где север соответствует 0 или 360 градусам, причем значения увеличиваются от 0 по часовой стрелке с севера. О порывах ветра сообщается, когда скорость ветра меняется более чем на 10 узлов (5,1 м/с) между пиками и затишьями в течение периода отбора проб. [19]
- Давление на уровне моря (SLP) — это давление на уровне моря или (при измерении на заданной высоте на суше) давление на станции, приведенное к уровню моря, при условии существования изотермического слоя при температуре станции. Это давление обычно указывается в сводках погоды по радио, телевидению, в газетах или в Интернете. Когда барометры в доме настроены на соответствие местным сводкам погоды, они измеряют давление, приведенное к уровню моря, а не фактическое местное атмосферное давление. Приведение к уровню моря означает, что нормальный диапазон колебаний давления одинаков для всех. Давление, которое считается высоким или низким давлением, не зависит от географического положения. Это делает изобары на карте погоды значимыми и полезными инструментами. [21]
- высотомера Настройка — термин и величина, используемые в авиации . Региональное или местное давление воздуха на среднем уровне моря называется настройкой высотомера , и это давление, которое будет калибровать высотомер для отображения высоты над землей на данном QNH аэродроме . [22]
- Текущая погода , которая ограничивает видимость или присутствие грома или шквалов , сообщается в наблюдениях, чтобы указать авиации на любые возможные угрозы во время посадок и взлетов из аэропортов. Типы, включенные в наблюдения за приземной погодой, включают осадки, затемнения и другие погодные явления, такие как хорошо развитые пылевые/песчаные вихри, шквалы, торнадо, песчаные бури, вулканический пепел и пыльные бури. [23]
- Интенсивность осадков в первую очередь измеряется по метеорологическим соображениям. Однако это может представлять опасность для авиации, поскольку сильные осадки могут ограничить видимость. Кроме того, интенсивность ледяного дождя может определять, насколько опасно для пилотов летать вблизи определенных мест, поскольку это может представлять опасность в полете, поскольку на крыльях самолета откладывается лед, что может нанести вред полету. [24]
- осадков Количество за последние 1, 3, 6 или 24 часа представляет особый интерес для метеорологов при проверке прогнозируемых количеств осадков и определении климатологии станции.
- снегопадов Количество за последние 6 часов принято по метеорологическим и климатологическим соображениям. Однако об этом также можно сообщать ежечасно, используя примечания «SNOINCR», чтобы предоставить аэродромным специалистам информацию о том, как часто необходимо убирать снег с взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек.
- Глубина снежного покрова измеряется по метеорологическим и климатологическим соображениям один раз в день. Однако в периоды снегопадов его измеряют каждые шесть часов, чтобы определить количество недавнего снегопада. [25]
Пример наблюдения за приземной погодой METAR
[ редактировать ]METAR LBBG 041600Z 12003MPS 090V150 1400 R04/P1500N R22/P1500U +SN BKN022 OVC050 M04/M07 Q1020 NOSIG 9949//91= [26]
Персональные метеостанции, обслуживаемые гражданами, а не государственными чиновниками, не используют код METAR. Программное обеспечение позволяет передавать информацию на различные сайты, такие как Weather Underground по всему миру, [3] или CWOP в США , [27] которые затем могут использоваться соответствующими метеорологическими организациями либо для диагностики условий в реальном времени, либо в моделях прогноза погоды.
Использование карт погоды
[ редактировать ]
Данные, собранные с помощью кодирования наземных местоположений в METAR, передаются по всему миру через телефонные линии или беспроводные технологии. Метеорологические организации многих стран затем наносят эти данные на карту погоды с использованием модели станции . Модель станции представляет собой символическую иллюстрацию, показывающую погоду , происходящую на данной передающей станции . [28] Метеорологи создали модель станции для отображения ряда погодных элементов на небольшом пространстве на картах погоды . [29] Карты, заполненные плотными моделями станций, могут быть трудными для чтения, но они позволяют метеорологам, пилотам и морякам видеть важные погодные условия.
Карты погоды используются для быстрого отображения информации, показывающей анализ различных метеорологических величин на различных уровнях атмосферы, в данном случае приземном слое. [30] Карты, содержащие модели станций, помогают рисовать изотермы , что позволяет легче определить температурные градиенты. [31] и может помочь в определении местоположения погодных фронтов . Двумерные линии тока, основанные на скорости ветра, показывают области схождения и расхождения в поле ветра, что помогает определить расположение элементов в схеме ветра. Популярным типом карты приземной погоды является анализ приземной погоды , который строит изобары для отображения областей высокого и низкого давления .
Отчеты о кораблях и буях
[ редактировать ]
На протяжении более столетия сводки из Мирового океана поступали в режиме реального времени из соображений безопасности и для облегчения общего прогноза погоды. Отчеты кодируются с использованием синоптического кода и передаются по радио или через спутник метеорологическим организациям по всему миру. [32] Отчеты о буях автоматизированы и поддерживаются страной, которая пришвартовала буй в этом месте. Заякоренные буи большего размера используются вблизи берега, а дрейфующие буи меньшего размера используются дальше в море. [33]
Из-за важности сообщений с поверхности океана была создана программа добровольных наблюдений на судах , известная как VOS, для обучения экипажей тому, как проводить наблюдения за погодой в море, а также для калибровки датчиков погоды, используемых на борту кораблей, когда они прибывают в море. порт, например, барометры и термометры . [34] Шкала Бофорта до сих пор обычно используется для определения скорости ветра ручными наблюдателями в море. Суда с анемометрами имеют проблемы с определением скорости ветра при более высоких скоростях ветра из-за блокировки инструментов из-за увеличения уровня открытого моря.
Использование для определения климата места.
[ редактировать ]Климат (от древнегреческого klima ) обычно определяется как погода, усредненная за длительный период времени. [35] Стандартный период усреднения составляет 30 лет для отдельного местоположения. [4] но могут использоваться и другие периоды. Климат включает в себя статистические данные, отличные от средних, например, величину ежедневных или годовых изменений. ) : Определение глоссария Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК
- Климат в узком смысле обычно определяется как «средняя погода» или, более строго, как статистическое описание с точки зрения среднего значения и изменчивости соответствующих величин в течение периода времени от месяцев до тысяч или миллионов лет. Классический период составляет 30 лет, как это определено Всемирной Метеорологической Организацией ( ВМО ). Эти величины чаще всего представляют собой приземные переменные, такие как температура, осадки и ветер. Климат в более широком смысле – это состояние климатической системы, включая статистическое описание. [36]
Основное различие между климатом и повседневной погодой лучше всего можно выразить популярной фразой: «Климат — это то, что вы ожидаете, погода — это то, что вы получаете». [37] На протяжении исторических периодов времени существует ряд статических переменных, которые определяют климат, в том числе: широта, высота, соотношение суши и воды, а также близость к океанам и горам. Степень растительного покрова влияет на поглощение солнечного тепла, удержание воды и количество осадков на региональном уровне.
См. также
[ редактировать ]- Автоматическая метеостанция и автоматизированная метеостанция аэропорта
- Обнаружение молнии
- METAR — международный стандартный формат прогнозов погоды.
- Прогноз погоды по аэродрому (TAF) , стандартизированный на международном уровне формат прогноза погоды.
- Прогноз погоды , Исследование прогнозирования атмосферных условий
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Управление федерального координатора метеорологии. Программа наблюдения за приземной погодой. Архивировано 6 мая 2009 г. на Wayback Machine . Проверено 12 января 2008 г.
- ^ «ВАУ – новый сайт погоды для всех» . Метеорологическое бюро . 11 февраля 2011 г. Архивировано из оригинала 15 августа 2014 г.
- ^ Jump up to: а б Погода под землей. Персональная метеостанция. Проверено 9 марта 2008 г.
- ^ Jump up to: а б МетОфис. Климатические средние значения. Архивировано 6 июля 2009 г. на Wayback Machine . Проверено 9 марта 2008 г.
- ^ Фибрих, Кристофер А. (1 апреля 2009 г.). «История приземных наблюдений за погодой в США» . Обзоры наук о Земле . 93 (3): 77–84. Бибкод : 2009ESRv...93...77F . doi : 10.1016/j.earscirev.2009.01.001 . ISSN 0012-8252 .
- ^ ИКАО, Руководство по стандартной атмосфере ИКАО (расширено до 80 километров (262 500 футов)) , Doc 7488-CD, третье издание, 1993 г., ISBN 92-9194-004-6
- ^ Патрисия М. Поли. Пример неопределенности в снижении давления на уровне моря. Проверено 29 марта 2008 г.
- ^ Всепогодный. Зачем покупать AWOS? Архивировано 14 февраля 2007 г. на Wayback Machine . Проверено 12 января 2008 г.
- ^ Национальный центр климатических данных . Домашняя страница МЕТАР. Проверено 12 января 2008 г.
- ^ Канада, Окружающая среда и изменение климата (2 декабря 2021 г.). «Руководство по стандартам приземных наблюдений за погодой (MANOBS), 8-е издание, поправка 1» . www.canada.ca . Проверено 4 февраля 2023 г.
- ^ Учебное пособие по приземным погодным наблюдениям (PDF) . ДЕПАРТАМЕНТ ТОРГОВЛИ США НАЦИОНАЛЬНАЯ АДМИНИСТРАЦИЯ ОКЕАНИЧЕСКИХ И АТМОСФЕРЫ Национальная метеорологическая служба Управление системных операций Отдел системной интеграции Отделение систем наблюдений. Май 1998 года.
- ^ ПРИКАЗ ДЕПАРТАМЕНТА ТРАНСПОРТА США ФЕДЕРАЛЬНОГО АВИАЦИОННОГО УПРАВЛЕНИЯ JO 7900.5E . ДЕПАРТАМЕНТ ТРАНСПОРТА США ФЕДЕРАЛЬНОЙ АВИАЦИОННОЙ АДМИНИСТРАЦИИ. 15 января 2020 г.
{{cite book}}: CS1 maint: дата и год ( ссылка ) - ^ Техасский университет A&M . Кодирование групп типа отчета, идентификатора станции, даты/времени и модификатора отчета. Архивировано 9 апреля 2008 г. на Wayback Machine . Проверено 6 апреля 2008 г.
- ^ Jump up to: а б с Национальная метеорологическая служба . Часто задаваемые вопросы о METAR/SPECI и TAF. Проверено 6 апреля 2008 г.
- ^ Словарь метеорологии. Температура. Архивировано 16 апреля 2008 г. на Wayback Machine . Проверено 6 апреля 2008 г.
- ^ Словарь метеорологии. Температура воздуха. Архивировано 22 июня 2008 г. на Wayback Machine . Проверено 6 апреля 2008 г.
- ^ Словарь метеорологии. Точка росы. Архивировано 6 июня 2011 г. на Wayback Machine . Проверено 6 апреля 2008 г.
- ^ Словарь метеорологии. Формула точки росы. Архивировано 16 августа 2007 г. на Wayback Machine . Проверено 6 апреля 2008 г.
- ^ Jump up to: а б Офис федерального координатора по метеорологии. Федеральный метеорологический справочник № 1 – Приземные метеорологические наблюдения и сводки, сентябрь 2005 г. Приложение A: Глоссарий. Проверено 6 апреля 2008 г.
- ^ Отдел исследования ураганов. Часто задаваемые вопросы Тема D4) Что означает «максимально устойчивый ветер»? Как это связано с порывами тропических циклонов? Проверено 6 апреля 2008 г.
- ^ Патрисия М. Поли. Пример неопределенности в снижении давления на уровне моря. Проверено 14 апреля 2008 г.
- ^ США сегодня . Понимание давления воздуха. Проверено 14 апреля 2008 г.
- ^ Техасский университет A&M . Группа текущей погоды w'w'(ww). Архивировано 11 июля 1997 г. на Wayback Machine . Проверено 14 апреля 2008 г.
- ^ Бен С. Бернштейн, Томас П. Ратваски, Дин Р. Миллер и Фрэнк Макдонаф. Ледяной дождь, как в случае опасности обледенения в полете. Архивировано 21 марта 2009 г. на Wayback Machine . Проверено 14 апреля 2008 г.
- ^ Система приема метеорологических ассимиляционных данных NOAA . Как измерить снег. Архивировано 23 июля 2008 г. на Wayback Machine . Проверено 14 апреля 2008 г.
- ^ Национальный центр климатических данных . Ключ к приземным погодным наблюдениям METAR. Проверено 9 марта 2008 г.
- ^ Расс Чедвик. Программа гражданских наблюдателей за погодой. Проверено 9 марта 2008 г.
- ^ Стив Акерман и Том Уиттакер. Модель станции. Проверено 27 марта 2008 г.
- ^ Центральный колледж Иллинойса. ЛАБОРАТОРИЯ J: Карты погоды и влажность. Проверено 27 марта 2008 г.
- ^ Энкарта. Диаграмма. Архивировано 1 ноября 2007 г. на Wayback Machine . Проверено 25 ноября 2007 г.
- ^ ДатаСтреме. ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА. Архивировано 21 августа 2008 г. на Wayback Machine . Проверено 25 ноября 2007 г.
- ^ Национальная метеорологическая служба . Справочник Национальной метеорологической службы 1: Наблюдения за погодой на поверхности моря. Архивировано 17 июня 2011 г. на Wayback Machine . Проверено 13 января 2008 г.
- ^ Национальный центр буев данных. Программа заякоренных буев. Архивировано 21 декабря 2017 г. на Wayback Machine . Проверено 13 января 2008 г.
- ^ Национальный центр буев данных. Схема добровольных судов наблюдений (СДН) ВМО. Проверено 13 января 2008 г.
- ^ Словарь метеорологии. Климат. Проверено 9 марта 2008 г.
- ^ Межправительственная группа экспертов по изменению климата . Приложение I: Глоссарий. Проверено 1 июня 2007 г.
- ^ Офис Национальной метеорологической службы Тусон, Аризона. Главная страница. Проверено 1 июня 2007 г.
